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Solar Orbiter: arrivano i primi risultati sui dati raccolti

15 dicembre 2020
Gli ultimi dati del Solar Orbiter mostrano che la missione sta effettuando le prime connessioni dirette tra gli eventi sulla superficie solare e ciò che sta accadendo nello spazio interplanetario attorno al veicolo spaziale. E sta anche fornendo nuove informazioni sui "campfires" solari, sulla meteorologia spaziale e sulla disintegrazione delle comete.

"Non potrei essere più soddisfatto delle prestazioni di Solar Orbiter e dei vari team che lo gestiscono insieme ai suoi strumenti operativi", afferma Daniel Müller, scienziato del progetto ESA Solar Orbiter.
"È stato un vero sforzo di squadra nelle difficili circostanze di quest'anno, e ora stiamo iniziando a vedere quegli sforzi davvero ripagati".

I dieci strumenti scientifici del Solar Orbiter sono suddivisi in due gruppi. Ci sono sei telescopi di telerilevamento e quattro strumenti in situ. Gli strumenti di telerilevamento guardano il Sole e l'estensione della sua atmosfera, la corona. Gli strumenti in situ misurano le particelle intorno alla navicella, che sono state rilasciate dal Sole e sono note come il vento solare, insieme ai suoi campi magnetici ed elettrici. Rintracciare l'origine di quelle particelle e campi fino alla superficie solare è uno degli obiettivi chiave di Solar Orbiter.
Durante il primo passaggio ravvicinato del Sole di Solar Orbiter, avvenuto il 15 giugno e che ha visto il veicolo spaziale avvicinarsi a 77 milioni di chilometri, sia gli strumenti di rilevamento remoto che quelli in situ hanno registrato i primi dati.

Le impronte del vento solare

I dati del Solar Orbiter hanno permesso di calcolare la regione sorgente del vento solare che ha colpito il veicolo spaziale e di identificare questa "impronta" nelle immagini di telerilevamento. In un esempio studiato nel giugno 2020, l'impronta è stata vista sul bordo di una regione chiamata "buco coronale", dove il campo magnetico del Sole si estende nello spazio, permettendo al vento solare di fluire.
Anche se il lavoro è preliminare, è andato oltre a tutto ciò che era stato possibile rilevare sino ad oggi.

"Non siamo mai stati in grado di eseguire una mappatura così accurata prima", afferma Tim Horbury, Imperial College, Londra e presidente del Solar Orbiter In-Situ Working Group.

La fisica dei campfires

Il Solar Orbiter ha riportato anche nuove informazioni sui "campfires" (i fuochi da campo) visti sul Sole che hanno catturato l'attenzione del mondo all'inizio di quest'anno.
Le prime immagini della missione hanno mostrato una moltitudine di quelle che sembravano minuscole eruzioni solari che esplodevano sulla superficie del Sole. Gli scienziati li hanno chiamati campfires perché l'energia esatta associata a questi eventi non è ancora nota. Senza la rilevazione di questa energia non è ancora chiaro se si tratti dello stesso fenomeno di altri eventi eruttivi di piccola scala che sono stati visti in altre missioni. Ciò che rende tutto così allettante è che a lungo si pensava che esistessero nanobrillamenti su piccola scala nelSole, ma non abbiamo mai avuto i mezzi per vedere eventi così piccoli prima d'ora.

"I campfires potrebbero essere quei nanobrillamenti che stiamo cercando con il Solar Orbiter", afferma Frédéric Auchère, Institut d'Astrophysique Spatiale, Orsay, Francia, e presidente del Solar Orbiter Remote-Sensing Working Group.



Questi rilevamenti sono importanti perché si teorizza che i nanobrillamenti siano responsabili del riscaldamento della corona, l'atmosfera esterna del Sole. Il fatto che la corona si trovi a circa un milione di gradi Celsius mentre la superficie è solo di circa 5000° è ancora oggi uno dei problemi più sconcertanti della fisica solare. Indagare su questo mistero è uno degli obiettivi scientifici chiave di Solar Orbiter.
Per cercare di comprenderlo i ricercatori hanno analizzato i dati con lo strumento SPICE (Spectral Imaging of the Coronal Environment) di Solar Orbiter che è progettato per rivelare la velocità del gas sulla superficie solare. SPIACE ha dimostrato che ci sono effettivamente eventi su piccola scala in cui il gas si muove con una velocità significativa ma la ricerca di una correlazione con i campfires non è stata ancora effettuata.

"In questo momento abbiamo solo i dati di messa in servizio, rilevati quando i team stavano ancora analizzando i comportamenti dei loro strumenti nello spazio, e i risultati sono molto preliminari. Ma chiaramente vediamo già cose molto interessanti", dice Frédéric. "Solar Orbiter è tutto incentrato sulla scoperta, e questo è molto eccitante."

Surfare sulla coda di una cometa

Oltre ai progressi verso gli obiettivi scientifici pianificati del Solar Orbiter, c'è stata anche una rilevazione scientifica molto fortunata da parte della sonda spaziale.
Poco dopo il lancio del Solar Orbiter si è notato che sarebbe volato a valle della cometa ATLAS, attraversando le sue due code. Sebbene il Solar Orbiter non fosse progettato per un tale incontro e non era previsto raccogliesse dati scientifici in questo momento, gli esperti della missione hanno lavorato per garantire che tutti gli strumenti in situ registrassero questo incontro davvero unico.
Ma la Natura aveva in serbo un'altra sorpresa: la cometa si è disintegrata prima che la navicella arrivasse nelle sue vicinanze quindi, invece di segnali forti riscontrati dalle code, era possibile che la navicella non avrebbe visto nulla.

Ma fortunatamente non è stato così.
Il Solar Orbiter ha osservato le firme nei dati della cometa ATLAS, ma non del tipo che gli scienziati normalmente si sarebbero aspettati. Invece di un forte incrocio con una sola coda, la sonda ha rilevato numerosi episodi di onde nei dati magnetici. Ha anche rilevato della polvere disposta in diverse macchie, rilasciato probabilmente dall'interno della cometa mentre si rompeva in tanti piccoli pezzi.

"Questa è la prima volta che viaggiamo sulla scia di una cometa che si è disintegrata", dice Tim. "Ci sono dati davvero molti interessanti ed è un altro esempio del tipo di scienza fortunata di alta qualità che possiamo ottenere con il Solar Orbiter".

CME Stealth

Il Solar Orbiter ha misurato il vento solare per gran parte del suo tempo nello spazio, registrando una serie di espulsioni di particelle dal Sole. Poi, il 19 aprile, un'espulsione di massa coronale particolarmente interessante ha investito il Solar Orbiter.
Un'espulsione di massa coronale (o CME, Coronal Mass Ejections) è un grande evento meteorologico spaziale in cui miliardi di tonnellate di particelle possono essere espulse dall'atmosfera esterna del Sole. Durante questa particolare CME, esplosa dal Sole il 14 aprile, il Solar Orbiter si trovava a circa il venti percento della distanza dalla Terra al Sole.

Il Solar Orbiter non è stato l'unico veicolo spaziale che ha osservato questo evento. La missione BepiColombo dell'ESA stava volando vicino alla Terra in quel momento. C'era anche una sonda spaziale solare della NASA chiamata STEREO situata a circa novanta gradi di distanza dalla linea diretta Sole-Terra e che guardava direttamente attraverso l'area di spazio attraversata dal CME. Ha osservato l'impatto CME del Solar Orbiter e poi di BepiColombo e infine della Terra. La combinazione delle misurazioni di tutti i diversi veicoli spaziali ha permesso ai ricercatori di studiare il modo in cui l'espulsione di massa coronale si è evoluta mentre viaggiava nello spazio.

Questo tipo di rilevamento è chiamato "scienza multipoint" e grazie al numero di veicoli spaziali presenti ora nel Sistema Solare interno, diventerà uno strumento sempre più potente nella nostra ricerca per comprendere il vento solare e il tempo spaziale.

"Possiamo osservarlo da remoto, possiamo misurarlo in situ e possiamo vedere come cambia una CME mentre viaggia verso la Terra", dice Tim.
E forse altrettanto intriganti quanto il veicolo spaziale che ha osservato l'evento, erano quelli che non l'hanno fatto. La sonda SOHO ESA-NASA, che si trova di fronte alla Terra e osserva costantemente il Sole per eruzioni come questa, l'ha registrata a malapena. Ciò pone l'evento del 19 aprile in una rara classe di eventi meteorologici spaziali, definiti "CME Stealth". Studiare questi eventi più elusivi ci aiuterà a comprendere il tempo spaziale in modo più completo.
Nei prossimi anni, le opportunità per la scienza multipoint aumenteranno. Il 27 dicembre il Solar Orbiter completerà il suo primo sorvolo di Venere. Questo evento utilizzerà la gravità del pianeta per far oscillare il veicolo spaziale più vicino al Sole, mettendo il Solar Orbiter in una posizione ancora migliore per le misurazioni congiunte con la Parker Solar Probe della NASA, che completerà anche due flyby di Venere nel 2021.
Poiché la Parker effettua misurazioni in situ dall'interno dell'atmosfera solare, il Solar Orbiter acquisirà immagini della stessa regione. Insieme, i due veicoli spaziali forniranno sia i dettagli che il quadro più ampio.

"Il 2021 sarà un momento emozionante per il Solar Orbiter", afferma Teresa Nieves-Chinchilla, scienziata del progetto Solar Orbiter della NASA. "Entro la fine dell'anno, tutti gli strumenti lavoreranno insieme in modalità scientifica a tutti gli effetti, e ci prepareremo ad avvicinarci ancora di più al Sole".

Nel 2022, Solar Orbiter si avvicinerà entro 48 milioni di chilometri dalla superficie del Sole, più di 20 milioni di chilometri più vicino di quanto accadrà nel 2021.

fonti: ESA

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